Внедрение пара как полезного и мощного поставщика энергии. В разделе обсуждается универсальность и использование, преимущества такого распространенногосостояния воды как пар; способы его производства и подачи для достижения максимальной производительности и экономии для конечного пользователя.

В этом вводном учебном пособии описываются многочисленные преимущества и области применения пара в современной промышленности.

Полезно представить тему пара, рассмотрев его многочисленные применения и преимущества, прежде чем приступить к обзору паровой установки или любым техническим пояснениям.

Пар прошел долгий путь от своих традиционных ассоциаций с локомотивами и промышленной революцией. Пар сегодня является неотъемлемой и существенной частью современных технологий.

Без него наши пищевая, текстильная, химическая, медицинская, энергетическая, отопительная и транспортная отрасли не могли бы существовать и функционировать так, как они работают.

Пар обеспечивает транспортировку контролируемого количества энергии от центральной автоматизированной котельной, где она может быть эффективно и экономично выработана, к месту использования. Следовательно, когда пар движется внутри установки, его можно в равной степени рассматривать как перенос вещества, так и поставку энергии.

По многим причинам пар является одним из наиболее широко используемых товаров для передачи тепловой энергии. Его использование популярно в промышленности для решения широкого круга задач, от производства механической энергии до обогрева помещений и технологических процессов

Пар эффективен и экономичен в производстве

Вода в изобилии и недорогая.Она не опасна для здоровья и экологически чиста.В газообразном виде вода является безопасным и эффективным энергоносителем.Пар может содержать в пять или шесть раз больше потенциальной энергии, чем эквивалентная масса воды.

Когда вода нагревается в котле, она начинает поглощать энергию. В зависимости от давления в котле вода будет испаряться при определенной температуре, образуя пар. Пар содержит большое количество накопленной энергии, которая в конечном итоге будет передана процессу или нагретому пространству. Пар можно генерировать при высоком давлении, чтобы получить высокую температуру. Чем выше давление, тем выше температура. В высокотемпературном паре содержится больше тепловой энергии, поэтому его способность совершать работу выше.

Современные котлы с кожухом компактны и эффективны по своей конструкции, в них используются несколько проходов и эффективная технология горелок для передачи очень высокой доли энергии, содержащейся в топливе, в воду с минимальными выбросами.

Топливо для котла может быть выбрано из множества вариантов, включая горючие отходы, что делает паровой котел экологически безопасным вариантом для производства тепла.

Централизованная котельная может воспользоваться любое подходящее резервное топливо, которое может быть запасенона случай прекращения подачи газа.

Высокоэффективные системы рекуперации тепла могут практически исключить затраты на продувку, вернуть ценный конденсат в котельную и повысить общую эффективность пароконденсатного контура.

Растущая популярность систем комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) демонстрирует высокую эффективность паровых систем в современной технической среде и при энергосбережении. 

Пар может быть легко и экономично доставлен к месту использования

Из-за прямой зависимости между давлением и температурой насыщенного пара количество энергии, подводимой к процессу, легко контролировать, просто регулируя давление насыщенного пара. Современные регуляторы пара разработаны так, чтобы очень быстро реагировать на изменения процесса.

Элемент, показанный на рис. 1.1.4, представляет собой типичный узел двухходового регулирующего клапана и пневматического привода, предназначенный для использования с паром. Его точность повышается за счет использования пневматического позиционера клапана.

Использование двухходовых клапанов, а не трехходовых клапанов, которые часто необходимы в жидкостных системах, упрощает управление и установку и может снизить стоимость оборудования. 

Энергия легко передается процессу 

Пар обеспечивает превосходную теплопередачу. Когда пар достигает установки, процесс конденсации эффективно передает тепло нагреваемому продукту.

Пар может окружать нагреваемый продукт или впрыскиваться в него. Он может заполнить любое пространство при постоянной температуре и будет поставлять тепло, конденсируясь при постоянной температуре; это устраняет температурные градиенты, которые могут быть обнаружены вдоль любой поверхности теплопередачи - проблема, которая так часто возникает при нагревании с использованием высокотемпературных масел или горячей воды и может привести к проблемам с качеством, таким как деформация высушиваемых материалов.

Поскольку теплопередающие свойства пара настолько высоки, необходимая площадь теплопередачи относительно мала. Это позволяет использовать более компактную установку, которую проще установить и которая занимает меньше места на установке. Современная компактная установка для нагрева горячей воды с паровым нагревом мощностью 1200 кВт, включающая паровой пластинчатый теплообменник и все элементы управления, занимает площадь всего 0,7 м². Для сравнения, компактный блок с кожухотрубным теплообменником обычно занимает площадь в два-три раза больше. 

Современной паровой установкой легко управлять 

Все чаще промышленные потребители энергии стремятся максимально повысить энергоэффективность и минимизировать производственные затраты и накладные расходы. Кроме того, на сегодняшних конкурентных рынках организация с наименьшими затратами часто может добиться значительного преимущества перед конкурентами. Издержки производства могут означать разницу между выживанием и неудачей на рынке.

Способы повышения энергоэффективности включают мониторинг и взимание платы за потребление энергии с соответствующих подразделений. Это повышает осведомленность о затратах и сосредотачивает руководство на достижении целей. Переменные накладные расходы также можно свести к минимуму за счет планового и систематического технического обслуживания; это повысит эффективность процесса, улучшит качество и сократит время простоя.

Большинство систем управления паром могут взаимодействовать с современными сетевыми контрольно-измерительными приборами и системами управления, чтобы обеспечить централизованное управление, например, в случае системы SCADA или системы управления зданием/энергией. По желанию пользователя компоненты паровой системы также могут работать независимо (автономно). 

При надлежащем обслуживании паровая установка прослужит много лет, а состояние многих элементов системы легко контролировать в автоматическом режиме.По сравнению с другими системами плановое управление и мониторинг конденсатоотводчиков легко осуществить с помощью системы мониторинга конденсатоотводчиков, где любые утечки или засоры автоматически обнаруживаются и немедленно доводятся до сведения инженера.

Это можно противопоставить дорогостоящему оборудованию, необходимому для мониторинга утечек газа, или трудоемкому ручному мониторингу, связанному с нефтяными или водяными системами.

В дополнение к этому, когда паровой системе требуется техническое обслуживание, соответствующую часть системы легко изолировать, и ее можно быстро опорожнить, а это означает, что ремонт может быть выполнен быстро.

Во многих случаях было показано, что гораздо дешевле модернизировать давно установленную паровую установку со сложными системами контроля и мониторинга, чем заменить ее альтернативным методом обеспечения энергией, таким как децентрализованная газовая система.Тематические исследования, упомянутые в Модуле 1.2, содержат примеры из реальной жизни.

Современная технология далека от традиционного восприятия пара только как среды паровых двигателей и промышленной революции. Действительно, сегодня пар является предпочтительным выбором для множества процессов в промышленности.Назовите любую известную потребительскую марку, и в девяти случаях из десяти пар будет играть важную роль в производстве.

Пар гибкий

Пар является не только отличным переносчиком тепла, он также стерилен и поэтому популярен для использования в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности. Он также широко используется в больницах для целей стерилизации.

Отрасли, в которых используется пар, варьируются от огромных нефтяных и нефтехимических заводов до небольших местных прачечных. Дальнейшее использование включает производство бумаги, текстиля, пивоварение, производство продуктов питания, вулканизацию резины, а также отопление и увлажнение зданий.

Многие пользователи считают удобным использовать пар в качестве единой рабочей жидкости как для обогрева помещений, так и для технологических процессов.Например, в пивоваренной промышленности пар используется по-разному на разных стадиях процесса, от прямого впрыска до нагрева змеевика.

Пар также является искробезопасным - он не вызывает искр и не представляет опасности возгорания.На многих нефтехимических предприятиях применяются паровые системы пожаротушения.Поэтому он идеально подходит для использования во взрывоопасных зонах или во взрывоопасных средах.

Другие способы распределения энергии 

Альтернативы пару включают воду и теплоносители, такие как высокотемпературное масло.Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки и лучше всего подходит для определенных приложений или температурных диапазоно

По сравнению с паром, вода имеет меньший потенциал переноса тепла, следовательно, для удовлетворения потребностей в технологическом процессе или обогреве помещения необходимо перекачивать большое количество воды по системе.Тем не менее, вода популярна для общего отопления помещений и для низкотемпературных процессов (до 120 ° C), где допустимы некоторые колебания температуры.

Термальные жидкости, такие как минеральные масла, могут использоваться там, где требуются высокие температуры (до 400 °C), но где нельзя использовать пар. Примером может служить нагрев некоторых химических веществ в периодических процессах. Однако теплоносители дороги и требуют замены каждые несколько лет — они не подходят для больших систем. Они также очень требовательны ккачеству соединений и стыки необходимы для предотвращения утечек.

Различные среды сравниваются в таблице 1.1.1. Окончательный выбор теплоносителя зависит от достижения баланса между техническими, практическими и финансовыми факторами, которые будут разными для каждого пользователя.

Вообще говоря, для коммерческого отопления и вентиляции, а также промышленных систем пар остается наиболее практичным и экономичным выбором. Но нередки случаи, когда оптимальным вариантом будут комбинированные системы типа «пар-вода», «термо-масло-пар»

Таблица 1.1.1 Сравнение теплоносителя с паром

Преимущества пара - резюме

Таблица 1.1.2 Преимущества пара